(57)【要約】【課題】  出力変動を低減し、光強度分布の均一化を図り、複数の光ファイバからの出射光を良好に合成する。【解決手段】  複数の光源からの出射光を導光する複数の光ファイバ３０と、これら複数の光ファイバ３０の出射端からの出射光を導光するライトトンネル３２とを備える。そして、ライトトンネル３２は、内周面に反射面が形成され光を多重反射させる中空部３３を有する中空体をなし、複数の光ファイバ３０の出射端が中空部３３内に位置される。【選択図】  図５
2005300823.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光源からの出射光を導光する複数の光ファイバと、
前記複数の光ファイバの出射端からの出射光を導光するライトガイドとを備え、
前記ライトガイドは、内周面に反射面が形成され光を多重反射させる中空部を有する中空体をなし、前記複数の光ファイバの前記出射端が前記中空部内に位置されている光学ユニット。
【請求項２】
前記各光ファイバからの各出射光をそれぞれ集光する集光手段を備える請求項１に記載の光学ユニット。
【請求項３】
前記複数の光ファイバからの前記出射光の光軸が、前記ライトガイドの前記中空部の内周面に対して傾斜されている請求項１または２に記載の光学ユニット。
【請求項４】
複数の光源からの出射光を導光する複数の光ファイバと、
前記複数の光ファイバからの各出射光をそれぞれ集光する集光手段と
前記集光手段によって集光された前記出射光を導光するライトガイドとを備え、
前記ライトガイドは、前記複数の光ファイバからの前記出射光の入射面と出射面を除く他の面に反射面が形成され光を多重反射させる中実体をなし、前記複数の光ファイバからの前記出射光の光軸が、前記ライトガイドの前記入射面に直交する方向に対して傾斜されている光学ユニット。
【請求項５】
前記ライトガイドは、前記入射面が、前記ライトガイドの中心軸に直交する平面に対して傾斜されている請求項４に記載の光学ユニット。
【請求項６】
前記複数の光ファイバは、互いに波長が異なるレーザ光をそれぞれ導光する請求項１ないし５のいずれか１項に記載の光学ユニット。
【請求項７】
前記集光手段は、前記複数の光ファイバの前記出射端が球面状に形成されてなる請求項２または４に記載の光学ユニット。
【請求項８】
前記集光手段は、前記複数の光ファイバの前記出射端に隣接して設けられた球状レンズを有する請求項２または４に記載の光学ユニット。
【請求項９】
前記複数の光源からの各出射光をそれぞれ集光して前記複数の光ファイバに入射させる更に他の集光手段を備える請求項２または４に記載の光学ユニット。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか１項に記載の光学ユニットと、
前記光学ユニットの前記複数の光ファイバに光を入射させる複数の光源とを備える照明装置。
【請求項１１】
前記複数の光源は、互いに波長が異なるレーザ光をそれぞれ出射する請求項１０に記載の照明装置。
【請求項１２】
請求項１０または１１に記載の照明装置を備え、投射面上に映像を投射する投写型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源からの出射光を導光するための光ファイバを有する光学ユニットに関する。また、本発明は、映像を変調する映像変調部を照明するための照明装置、投射面上に映像を表示するための投写型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の投写型表示装置は、映像を表示する例えば液晶表示板やＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）等の映像変調部を照明するための照明装置を備えている。
【０００３】
従来の照明装置としては、白色光の放電ランプを用いる構成が知られており、放電ランプとして、主に高圧水銀ランプが使用されている。このような放電ランプは、水銀を使用することによる環境への懸念や、水銀蒸気圧を制御する必要があり、発熱量が比較的大きいなどの問題が多くあった。
【０００４】
また、放電ランプに放熱板を取り付けた場合には、放熱板によって遮光されてしまう問題がある。したがって、放電ランプを冷却するためには、空気流によって熱を移動させる方法が一般的に採られている。空気流は、冷却ファンを回転駆動させることで発生させるので、この冷却ファンによる風切り音やモータ駆動音等の騒音も問題であった。このように、冷却方法と、冷却する際に生じる騒音が問題となっていた。
【０００５】
そこで、光源として発光ダイオード（ＬＥＤ）や半導体レーザ（ＬＤ）を用いて、放電ランプにおける上述した問題を解決しようとする提案がされている。
【０００６】
しかし、ＬＥＤを光源として使用する場合には、ＬＥＤ単体の発光量が比較的小さいので、複数のＬＥＤを束ねて使用することで、充分な光量を確保せざるを得ない。したがって、平面上に複数のＬＥＤを配列してアレイ状に構成するか、複数の光源からの光を合成する合成手段を備える構成が必須となる。また、光源にレーザ、特に半導体レーザを用いた場合も、ＬＥＤを用いる場合と同様に、複数のレーザ光を束ねて使用せざるを得ない。
【０００７】
複数のレーザ光源を用いた場合に、各レーザ光を合成する合成手段としては、複数のレーザ光源から出射されたレーザ光を、複数の光ファイバによって導光し、スラブ型インテグレータによって、各レーザ光の合成および光強度分布の均一化を行って、投写型表示装置に適用する構成が開示されている（例えば特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００２−２１４７０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上述した特許文献１の構成では、スラブ型インテグレータからレーザ光源への戻り光によって、レーザ出力が変動してしまうという問題がある。スラブ型インテグレータは、例えば石英ガラスなどの結晶体であり、入射されたレーザ光が、結晶と空気との界面で順次に全反射をしながら、光強度分布が均一化された光となって出射される。
【０００９】
この場合のスラブ型インテグレータは、結晶体であるため、インテグレータの内部が中空ではない中実体、いわゆるロッドレンズである。したがって、光ファイバの出射端は、ロッドレンズの入射端面に対して、面接触または対向させて配置される必要がある。
【００１０】
従来の光学ユニットについて、ロッドレンズ（ロッドインテグレータ）と光ファイバとの光学的な接続状態を、図面を参照して説明する。図１０は、従来の光学ユニットの要部を拡大して示す模式図である。
【００１１】
図１０に示すように、ロッドレンズ１０２は、溶融石英によって四角柱状に形成されており、光ファイバ１０３からの出射光が入射する入射面１１０が、研磨加工されて平坦面に形成されている。
【００１２】
一方、光ファイバ１０３は、石英からなり、出射面１１１が平面研磨されている。光ファイバ１０３は、複数本が束ねられてアレイ状に形成されており、各出射面１１１がロッドレンズ１０２の入射面１１０に互いに平行に対向されて配置されている。
【００１３】
このため、各光ファイバ１０３の出射面１１１から出射された出射光ｂ１は、ロッドレンズ１０２の入射面１１０でその一部が反射され、再び光ファイバ１０３の出射面１１１から戻され、その反射光（戻り光）ｂ２の一部の光がレーザ光源（不図示）にまで戻り、出力変動を引き起こすという問題があった。
【００１４】
したがって、光ファイバ１０３の出射面１１１をロッドレンズ１０２の入射面１１０に、面接触または対向させて配置する構成では、ロッドレンズ１０２の入射面１１０からの戻り光によるレーザ出力変動が大きくなる不都合がある。この結果、ノイズが大きくなるという問題がある。
【００１５】
さらに、従来の光学ユニットの構成には、光強度分布を均一化できないという他の問題もある。光源に半導体レーザを用いる場合、光ファイバの出射端から出射されたレーザ光は、ビームウエスト直径が光ファイバのコア直径に等しく、光強度がガウス分布をなすいわゆるガウシアンビームとして近似できる。
【００１６】
図１１に、波長５５０ｎｍのレーザ光を用いた場合における、光ファイバからの出射光のビームウエスト直径［μｍ］と、光ファイバの出射端からの距離［ｍｍ］との関係を示す。図１１において、コア直径が５μｍの光ファイバを実線Ｌ１で示し、コア直径が５０μｍの光ファイバを破線Ｌ２、コア直径が９８０μｍの光ファイバを一点鎖線Ｌ３で示す。
【００１７】
図１１中に一点鎖線Ｌ３で示すように、プラスチック光ファイバのようにコア直径が１０００μｍ程度である場合には、光ファイバからの出射光がほとんど拡散されないので、この出射光をロッドレンズで導光させても、ロッドレンズの内部での繰り返し反射による光強度分布の均一化を期待できない。
【００１８】
すなわち、従来の光学ユニットの構成では、出力変動が生じることと、光強度分布が均一化されないという２つの問題があった。
【００１９】
そこで、本発明は、複数の光源からの出射光を複数の光ファイバで導光する際の出力変動を低減し、光ファイバからの出射光の光強度分布の均一化を図り、複数の光ファイバからの各出射光を良好に合成することができる光学ユニット、および照明装置、投写型表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上述した目的を達成するため、本発明に係る光学ユニットは、複数の光源からの出射光を導光する複数の光ファイバと、これら複数の光ファイバの出射端からの出射光を導光するライトガイドとを備える。そして、ライトガイドは、内周面に反射面が形成され光を多重反射させる中空部を有する中空体をなし、複数の光ファイバの出射端が中空部内に位置される。
【００２１】
以上のように構成した本発明に係る光学ユニットによれば、複数の光源からの各出射光を複数の光ファイバを介して中空体のライトガイド内に導光させて光を合成する。このとき、複数の光ファイバの出射端は、ライトガイドの中空部内に配置されることで、ライトガイドの入射端で光ファイバからの出射光が反射されることが解消され、ライトガイドからの戻り光が光ファイバに入射することが抑えられるため、出力変動が低減される。そして、この光学ユニットによれば、複数の光ファイバからの各出射光が、ライトガイドの中空部の内周面で繰り返し多重反射される。その結果、光ファイバからの出射光の光強度分布が均一化され、ライトガイドによって、複数の光ファイバからの各出射光が良好に合成される。
【００２２】
また、本発明に係る他の光学ユニットによれば、複数の光ファイバからの各出射光をそれぞれ集光する集光手段を備えることが好ましい。これによって、光ファイバからの出射光が、ライトガイドの中空部内で一度集光されることで、集光された後に円錐状に広がるため、この出射光がライトガイドの中空部の内周面に良好に到達する。
【００２３】
また、本発明に係る他の光学ユニットによれば、複数の光ファイバからの出射光の光軸が、ライトガイドの中空部の内周面に対して傾斜されていることが好ましい。これによって、光ファイバからの出射光が、ライトガイドの中空部の内周面に更に良好に到達する。
【００２４】
また、本発明に係る他の光学ユニットは、複数の光源からの出射光を導光する複数の光ファイバと、これら複数の光ファイバからの各出射光をそれぞれ集光する集光手段と、この集光手段によって集光された出射光を導光するライトガイドとを備える。そして、ライトガイドは、複数の光ファイバからの出射光の入射面と出射面を除く他の面に反射面が形成され光を多重反射させる中実体をなし、複数の光ファイバからの出射光の光軸が、ライトガイドの入射面に直交する方向に対して傾斜される。
【００２５】
以上のように構成した本発明に係る光学ユニットによれば、複数の光源からの各出射光を複数の光ファイバ、集光手段を介して中実体のライトガイド内に導光させて光を合成する。このとき、複数の光ファイバからの出射光の光軸が、ライトガイドの入射面に直交する方向に対して傾斜されることで、ライトガイドの入射面で光ファイバからの出射光が反射されることが抑えられ、ライトガイドの入射面からの戻り光が光ファイバに入射することが抑制されるため、出力変動が低減される。そして、この光学ユニットによれば、集光手段によって光ファイバからの出射光が一度集光されることで、集光された後に円錐状に広がるため、この出射光がライトガイド内の反射面に良好に到達し、ライトガイドの反射面で繰り返し多重反射される。その結果、光ファイバからの出射光の光強度分布が均一化され、ライトガイドによって、複数の光ファイバからの各出射光が良好に合成される。
【００２６】
また、本発明に係る照明装置は、上述した本発明に係る光学ユニットと、この光学ユニットの複数の光ファイバに光を入射させる複数の光源とを備える。
【００２７】
また、本発明に係る投写型表示装置は、上述した本発明に係る照明装置を備え、投射面上に映像を投射する。
【００２８】
なお、本発明において、ライトガイドとは、中空体であるライトトンネルおよび中実体であるロッドレンズ（ロッドインテグレータ）を含めて指している。また、本発明において、光源とは、例えば半導体レーザや発光ダイオードを含めて指している。
【発明の効果】
【００２９】
上述したように本発明によれば、出力変動を低減し、光ファイバからの出射光の光強度分布の均一化を図ることができる。そして、本発明によれば、複数の光ファイバからの各出射光をライトガイドによって良好に合成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の具体的な実施形態について、図面を参照して説明する。
【００３１】
（第１の実施形態）
図１に示すように、本実施形態の光学ユニット１は、複数の光源（不図示）からの出射光を導光する複数の光ファイバ１０を有する光ファイバアレイ１１と、この光ファイバアレイ１１の各光ファイバ１０からの出射光を導光するライトガイドであるロッドレンズ１２とを備えている。
【００３２】
光ファイバアレイ１１は、複数の光ファイバ１０が束ねられて構成されており、各光ファイバ１０の出射端に、出射光を集光する集光手段である球状レンズ部１７が一体に形成されている。この球状レンズ部１７は、各光ファイバ１０の出射端が球面加工されて形成されている。
【００３３】
ロッドレンズ１２は、四角柱状の中実体に形成されており、長手方向の一端に、各光ファイバ１０からの出射光が入射する入射面１４が形成され、長手方向の他端に、導光した光を出射する出射面１５が形成されている。このロッドレンズ１２は、入射面１４と出射面１５を除く他の面は全反射面となっており、これらの面の反射率が１００％近くにされている。また、反射面は、比較的反射率が高い例えば銀等の金属材料等からなる薄膜が成膜されることで形成されてもよい。
【００３４】
ロッドレンズ１２の入射面１４には、各光ファイバ１０の出射端の球状レンズ部１７が対向して配置されている。そして、光ファイバアレイ１１は、各光ファイバ１０からの出射光の光軸が、ロッドレンズ１２の入射面１４に直交する方向に対して傾斜されるように配置されている。
【００３５】
以上のように構成された光学ユニット１では、複数の光源からの出射光が光ファイバアレイ１１の各光ファイバ１０に入射し、各光ファイバ１０によって導光される。各光ファイバ１０からの各出射光は、球状レンズ部１７によってそれぞれ集光され、焦点以降で拡散されて、ロッドレンズ１２の入射面１４に入射する。そして、複数の光ファイバ１０からの各出射光は、ロッドレンズ１２内で多重反射されて、出射面１５に向かって進行するとともに良好に合成されて、出射面１５から出射される。
【００３６】
ところで、上述した従来の光学ユニットでは、図１０に示したように、各光ファイバ１０３からの出射光ｂ１が、ロッドレンズ１０２の入射面１１０でその一部が反射されて戻り光ｂ２となり、再び光ファイバ１０３の出射面１１１から戻され、その戻り光ｂ２の一部の光がレーザ光源にまで戻ることによって、出力変動が発生するという問題があった。
【００３７】
一方、本発明に係る光学ユニット１では、ロッドレンズ１２の入射面１４に直交する方向に対して光ファイバ１０からの出射光の光軸を傾斜させた状態に配置することで、ロッドレンズ１２の入射面１４で反射された戻り光が光ファイバ１０の出射面に入射することが抑えられる。したがって、ロッドレンズ１２の入射面１４で反射された戻り光が、光ファイバ１０を通って光源に戻ることが抑制され、出力変動を低減することができる。
【００３８】
以下、他の実施形態の光学ユニットについて、図面を参照して説明する。なお、他の実施形態において、上述した第１の実施形態の光学ユニット１と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
【００３９】
（第２の実施形態）
図２に示すように、第２の実施形態の光学ユニット２は、複数の光源（不図示）からの出射光を導光する複数の光ファイバ１０を有する光ファイバアレイ１１と、この光ファイバアレイ１１の各光ファイバ１０からの出射光を導光するロッドレンズ２２とを備えている。
【００４０】
ロッドレンズ２２は、四角柱状の中実体に形成されており、長手方向の一端に、各光ファイバ１０からの出射光が入射する入射面２３が形成され、長手方向の他端に、導光した光を出射する出射面２４が形成されている。このロッドレンズ２２は、入射面２３と出射面２４を除く他の面は全反射面となっており、これらの面の反射率が１００％近くにされている。また、反射面は、比較的反射率が高い例えば銀等の金属材料等からなる薄膜が成膜されることで形成されてもよい。そして、ロッドレンズ２２の入射面２３は、ロッドレンズ２２の長手方向に平行な中心軸に直交する平面に対して傾斜されて形成されている。なお、入射面２３には、必要に応じて、光ファイバ１０からの出射光の反射を防止する反射防止膜が成膜されてもよい。
【００４１】
ロッドレンズ２２の入射面２３には、各光ファイバ１０の出射端の球状レンズ部１７が対向して配置されている。そして、光ファイバアレイ１１は、各光ファイバ１０からの出射光の光軸が、ロッドレンズ２２の中心軸に平行に配置されており、入射面２３に直交する方向に対して傾斜されるように配置されている。
【００４２】
以上のように構成された光学ユニット２によれば、上述した光学ユニット１と同様に、出力変動を低減し、光強度分布の均一化を図り、各光ファイバ１０からの出射光を良好に合成することができる。
【００４３】
また、この光学ユニット２によれば、光ファイバ１０の出射端に球状レンズ部１７が設けられたことによって、複数の光ファイバ１０からの各出射光がそれぞれ集光された後に良好に拡散され、ロッドレンズ２２の反射面に確実に到達させることができる。
【００４４】
なお、図３に示すように、必要に応じて、ロッドレンズ２２の入射面２３に複数の光ファイバ１０の一部の球状レンズ部１７が当接されて配置されてもよい。
【００４５】
（第３の実施形態）
上述した光学ユニット１，２では、複数の光ファイバ１０からの各出射光の光強度分布を均一化して合成するためのロッドレンズ１２，２２が用いられたが、ライトトンネルを用いる他の実施形態の光学ユニットについて説明する。
【００４６】
図４および図５に示すように、第３の実施形態の光学ユニット３は、複数の光源（不図示）からの出射光を導光する複数の光ファイバ３０を有する光ファイバアレイ３１と、この光ファイバアレイ１１の各光ファイバ１０からの出射光を導光するライトガイドであるライトトンネル３２とを備えている。
【００４７】
光ファイバアレイ３１は、複数の光ファイバ３０が束ねられて構成されている。ライトトンネル３２は、断面四角形をなす筒状に形成されており、中空部３３を有する中空体をなしている。中空部３３の内周面には、比較的反射率が高い例えば銀等の金属材料等からなる薄膜が成膜されることで反射面が形成されている。そして、ライトトンネル３２の中空部３３には、光ファイバ１０からの出射光が入射する入射端側に、複数の光ファイバ３０の出射端が挿入されている。したがって、複数の光ファイバ３０の出射端は、ライトトンネル３２の中空部３３内に挿入されて位置されている。
【００４８】
以上のように構成された光学ユニット３では、ライトトンネル３２内に入射した光が、中空部３３の内周面で繰り返し反射されなから出射端に到達し、光ファイバ１０からの出射光の光強度分布が良好に均一化される。
【００４９】
上述した光学ユニットによれば、ライトトンネル３２を使用することで、ライトトンネル３２の入射端で反射される戻り光が存在しないので、戻り光による出力変動が生じない。さらに、ライトトンネル３２の中空部３３内にまで光ファイバ１０の出射端を挿入することによって、光ファイバ１０からの出射光を、ライトトンネル３２の中空部３３内に確実に導くことができる。したがって、照明装置４によれば、光ファイバ１０とライトトンネル３２との光結合損失が低減され、光ファイバ１０の出射端を平坦面や傾斜面を形成するような端面処理が不要であるという効果も得られる。
【００５０】
また、光学ユニットは、図６に示すように、必要に応じて、ライトトンネル３２の中空部３３の内周面に対して、光ファイバ１０から出射光の光軸が傾斜されて、非平行になるように、光ファイバアレイ３１が配置されてもよい。これによって、中空部３３の内周面からの戻り光による影響を低減させ、出力変動を抑えることができる。
【００５１】
（第４の実施形態）
上述した光学ユニットが適用された照明装置について、図面を参照して説明する。本実施形態の照明装置は、例えば投写型表示装置が備える液晶表示板等に光を照射するために用いられる。
【００５２】
図７は、第４の実施形態の照明装置を示す模式図である。
【００５３】
図７に示すように、本実施形態の照明装置４は、複数の半導体レーザ３４を有するレーザアレイ３５と、これらレーザアレイ３５からの出射光が入射される複数の光ファイバ１０を有する光ファイバアレイ１１と、この光ファイバアレイ１１の各光ファイバ１０からの出射光を導光するライトトンネル３２とを備えている。
【００５４】
レーザアレイ３５の半導体レーザ３４には、赤色光源として赤色半導体レーザ、緑色光源として赤外線半導体レーザとＳＨＧ（Second Harmonic Generation：第２高調波発生）素子とから主に構成されるハイブリット型半導体レーザ、青色光源として青色半導体レーザがそれぞれ用いられる。なお、光源としては、半導体レーザが用いられたが、発光ダイオードが用いられてもよい。
【００５５】
半導体レーザ３４を駆動する際には、駆動電流に８００ＭＨｚ程度の高周波を重畳させて、半導体レーザ３４の発振モードをマルチモードで行う。半導体レーザ３４の発振モードを高周波重畳によってマルチモードにすることにより、球状レンズ３７からの戻り光による雑音（ノイズ）が低減され、さらにレーザ光源である半導体レーザに特有のスペックルによる雑音も低くすることができる。
【００５６】
また、レーザアレイ３５と光ファイバアレイ１１との間には、各半導体レーザ３４と、各光ファイバ１０の入射端との間に、半導体レーザ３４からの出射光を集光して光ファイバ１０に入射させる集光手段である球状レンズ３７と、この球状レンズ３７を保持するホルダ部材（不図示）がそれぞれ設けられている。したがって、球状レンズ３７は、焦点が光ファイバ１０のコア内に位置するように配置されて、ホルダ部材を介して光ファイバ１０の入射端に固定されている。
【００５７】
また、光ファイバアレイ１１は、光ファイバ１０として、コア直径が９８０μｍの多モード・プラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）が用いられている。光ファイバ１０には、出射面に球面加工が施されて、光ファイバ１０からの出射光が出射直後に集光されるように構成されている。
【００５８】
そして、ライトトンネル３２の中空部３３には、光ファイバ１０からの出射光が入射する入射端側に、複数の光ファイバ３０の出射端が挿入されている。したがって、複数の光ファイバ３０の出射端は、ライトトンネル３２の中空部３３内に挿入されて位置されている。
【００５９】
以上のように構成された照明装置４では、半導体レーザ３４から出射されたレーザ光は、球状レンズ３７で集光され、光ファイバ１０に入射する。光ファイバ１０の入射端に入射した各色のレーザ光は、光ファイバ１０のコア内を多重反射しながら出射端に向かって進行する。光ファイバ１０のコア直径が９８０μｍであるので、光ファイバ１０からの出射光は、ビームウエスト直径が９８０μｍであるガウシアンビームとなる。
【００６０】
したがって、光ファイバ１０の出射面が平坦面であった場合、出射後のレーザ光は、ほとんど拡散されずに進行するため、ライトトンネル３２の内周面でほとんど反射しないので、各半導体レーザ３４からのレーザ光が合成されない。これを解決するために、上述した光学ユニット１，２と同様に、光ファイバ１０の出射面を球面状に加工して球状レンズ部１７が形成されることで、光ファイバ１０から出射された出射光が球状レンズ部１７によって出射直後に集光される。
【００６１】
光ファイバ１０の出射端で集光された後の出射光は、出射端から離間するのに従って円錐状に広がっていく。光ファイバ１０の出射端は、ライトトンネル３２の中空部３３内に位置されているので、円錐状に広がった光が、ライトトンネル３２の内周面に到達し、その内周面で再び反射して進行し、反対側の内周面に到達し、そこで再び反射をして進むといったように多重反射を繰り返してライトトンネル３２内を進行する。このような過程は、各光ファイバ１０から出射された光についても同様に生じるので、各半導体レーザ３４からの出射光が良好に合成されて、さらにその光強度分布が均一化され、つまりライトトンネル３２からの出射光の輝度分布も一様になる。
【００６２】
上述した照明装置４によれば、複数の光ファイバ１０の出射端がライトトンネル３２の中空部３３内に配置されることで、ライトトンネル３２の入射端で、光ファイバ１０からの出射光が反射されることが解消され、ライトトンネル３２からの戻り光が光ファイバ１０に入射することが抑えられるため、戻り光によるノイズが抑制され、出力変動を低減することができる。
【００６３】
そして、この照明装置４によれば、複数の光ファイバ１０から各出射光が、ライトトンネル３２の中空部３３の内周面で繰り返し多重反射することが確実に保証される。その結果、光ファイバ１０からの出射光の光強度分布の均一化を図り、ライトトンネル３２によって、複数の光ファイバ１０から各出射光を良好に合成することができる。
【００６４】
（第５の実施形態）
図８に、第５の実施形態の照明装置を説明するための模式図を示す。図９に、光ファイバの出射端側に設けられた球状レンズを説明するための側面図を示す。
【００６５】
図８に示すように、本実施形態の照明装置５は、複数の半導体レーザ３４を有するレーザアレイ３５と、これらレーザアレイ３５からの出射光が入射される複数の光ファイバ３０を有する光ファイバアレイ３１と、この光ファイバアレイ３１の各光ファイバ３０からの出射光を導光するライトトンネル３２とを備えている。
【００６６】
光ファイバアレイ３１の光ファイバ３０としては、コア直径が９８０μｍのＰＯＦが用いられている。各光ファイバ３０は、出射端に球面加工が施されずに、平坦研磨が施されて、球状レンズ３９を支持するホルダ（不図示）に固定されている。すなわち、図９に示すように、光ファイバ３０の出射端側には、出射光を集光する球状レンズ３９が設けられており、この球状レンズ３９が、ホルダ部材を介して光ファイバ１０の入射端に固定されている。
【００６７】
この球状レンズ３９としては、例えば、ＴａＦ３（ＨＯＹＡ社製）等のガラス材料によって直径が０．８ｍｍ程度に形成されたレンズが用いられている。光ファイバの出射端に球面加工を施して球状レンズ部１７を形成する代わりに、球状レンズ３９を追加することで、光ファイバ１０の球状レンズ部１７と同様に、光を集光させる働きを行っている。
【００６８】
光ファイバ３０の出射端側に球状レンズ３９が設けられることで、光ファイバ３０から出射された出射光が球状レンズ３９によって出射直後に集光される。そして、光ファイバ３０の出射端で集光された後の光は、出射端から離間するのに従って円錐状に広がっていく。光ファイバ３０の出射端は、ライトトンネル３２の中空部３３内に位置されているので、円錐状に広がった光が、ライトトンネル３２の内周面に良好に到達する。
【００６９】
このため、ＰＯＦ等のように光ファイバ３０からの出射光が拡散されない場合であっても、中空部３３の内周面に出射光を確実に到達させることができるため、出射光を良好に多重反射させて、光ファイバ３０からの出射光の光強度分布を均一化し、複数の光ファイバ３０からの出射光を良好に合成することができる。
【００７０】
上述した照明装置５によれば、上述した出射端に球状レンズ部１７が形成された光ファイバ１０と比較して、任意の直径の球状レンズを用いることで、所望の焦点距離を容易に得ることができる。
【００７１】
なお、上述した照明装置４，５では、ライトトンネル３２が用いられたが、上述の光学ユニット１，２と同様に、ロッドレンズ１２，２２が用いられてもよいことは勿論である。
【００７２】
最後に、上述した照明装置を備える投写型表示装置について簡単に説明する。
【００７３】
図示しないが、投写型表示装置は、赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ出射する３つの各赤色光用照明装置、緑色光用照明装置および青色光用照明装置と、これら各照明装置からの出射光を合成するクロスダイクロイックプリズムと、このクロスダイクロイックからの出射光が照射される透過型の液晶表示板と、この液晶表示板を透過した光を拡大して投射面上に投射するための投射レンズとを備えている。
【００７４】
各照明装置は、波長が異なる赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）、青色光（Ｂ）をそれぞれ出射する各半導体レーザを有している。赤色光源として赤色半導体レーザ、緑色光源として赤外線半導体レーザとＳＨＧ（Second Harmonic Generation：第２高調波発生）素子とから主に構成されるハイブリット型半導体レーザ、青色光源として青色半導体レーザがそれぞれ用いられる。各照明装置は、他の構成が、上述した照明装置４，５の構成と同一であるため、説明を省略する。
【００７５】
以上のように構成された投写型表示装置では、各照明装置から輝度分布が均一化されて出射された光束が、クロスダイクロイックプリズムで光路が統一されて、液晶表示板に照射される。そして、液晶表示板に表示された画像は、投射レンズを介して投射面上に拡大投射される。
【００７６】
上述したように、投写型表示装置は、各照明装置から輝度分布が均一化されて良好に合成された光束が出射されるので、複数の光源の光利用率が向上された投写型表示装置を実現できる。
【００７７】
また、本発明に係る投写型表示装置は、液晶表示板を備える構成に限定されるものでなく、ＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）が用いられてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】第１の実施形態の光学ユニットを模式的に示す側面図である。
【図２】第２の実施形態の光学ユニットを模式的に示す側面図である。
【図３】第２の実施形態に係る光学ユニットの他の例を模式的に示す側面図である。
【図４】第３の実施形態の光学ユニットを模式的に示す斜視図である。
【図５】第３の実施形態の光学ユニットを模式的に示す側面図である。
【図６】第３の実施形態に係る光学ユニットの他の例を模式的に示す側面図である。
【図７】第４の実施形態の照明装置を模式的に示す側面図である。
【図８】第５の実施形態の照明装置を模式的に示す側面図である。
【図９】光ファイバの出射端側の球状レンズを説明するための側面図である。
【図１０】従来の光学ユニットの要部を拡大して示す模式図である。
【図１１】光ファイバからの出射光のビームウエスト直径と、光ファイバの出射端からの距離との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００７９】
１，２，３  光学ユニット
４，５  照明装置
１０  光ファイバ
１１  光ファイバアレイ
１２  ロッドレンズ
１４  入射面
１５  出射面
１７  球状レンズ部
３２  ライトトンネル
３３  中空部
３４  半導体レーザ
３５  レーザアレイ
３７  球状レンズ
３９  球状レンズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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